JPS6329050A - 空燃比制御システムの故障診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の空燃比制御システムの故障診断方法
に関する。

〔従来の技術〕

排気ガス中の有害成分１１ｃ　、　ＣＯ及びＮＯｘを同
時に低減できる三元触媒は、機関シリンダ内に供給され
る混き気の空燃比が理論空燃比となったときに最も浄ｆ
ヒ率が高くなる。従ってこの三元触媒を用いた場合、機
関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比
に一致させる必要がある。このために混合気の空燃比を
制御するための補助空気供給制御弁を有し、排気通路内
に設けられた排気ガスセンサの出力信号に基いて補助空
気供給制御弁をフィードバック制御することにより補助
空気量を制御し、これにより混き気の空燃比を理論空燃
比に一致させるようにした空燃比制御装置が公知である
。

一方、主に燃料タンク内に蒸発燃料が大気に放出される
のを阻止するなめに蒸発燃料を一度蒸発燃料吸着装置内
に吸着させ、次いで機関運転時にこの蒸発燃料を大気と
共に吸気通路内に供給するようにした蒸発燃料処理装置
が公知である。

さて、空燃比制御装置と蒸発燃料処理装置を同時に設け
た内燃機関において、空燃比制御システムが正常であっ
ても、機関運転条件によっては蒸発燃料処理装置が蒸発
燃料を吸気通路内に放出し、これにより空燃比がリッチ
状態になって空燃比制御システムにおけるフィードバッ
ク量が上限値をとり続けることとなり、混合気を理論空
燃比に制御できなくなる場合がある。この状態において
空燃比制御システムの故障診断を行なうと、フィードバ
ック量が上限値を維持するために誤診断をしてしまう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のような誤診断を避けるため、故障診断が蒸発燃料
の影響を強く受けると予想される闇、タイマにより診断
を中止することが可能である。しかし、蒸発燃料の影響
が大きくなるような機関の運転状層は多々あり、診断を
中止する時間が長くなって故障診断の機会が少なくなる
という問題がある。

一方、本出願人は昭和６１年６月２３日付特許出願にお
いて、タイマを設けて診断を中止するのではなく、フィ
ードバック量が上限値を維持している場合、蒸発燃料処
理装置による蒸発燃料の放出を一時的に遮断して故障診
断する方法を提案しな。しかし、この方法によると、蒸
発燃料の遮断により空燃比がリーン状態になるのでフィ
ードバック量が減少していくが、この減少の速さがそれ
ほど大きくないため、空燃比がリッチ状態から急にリー
ン状態になり、機関の運転性が一時的に悪くなるという
問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る故障診断方法は、空燃比のフィードバック
量が実質的に上限値に達した時、蒸発燃料処理装置のパ
ージ制御用開閉弁を所定時間閉弁し、この閉弁と同時に
、フィードバック量を上限値よりも小さい所定値に一時
的に設定し、その後、フィードバック量が実質的に上限
値に達していれば空燃比制御システムが故障していると
判断することを特徴としている。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第２図において、１１は機関本体、１２は吸気マニホル
ド、１３は気化器、１４は排気マニホルド、１５はディ
ストリビュータ、１６は機関冷却水温を検出する水温セ
ンサ、１７は吸気マニホルド内の負圧を検出する負圧セ
ンサ、１８は排気マニホルド１４内の排気通路内に設置
された酸素濃度検出器からなる排気ガスセンサ、１つは
ディストリビュータ１５に取付けられた回転数センサ、
２１は燃料タンク、２２はチャコールキャニスタからな
る蒸発燃料吸着装置、４１は電子制御ユニットを夫々示
す。気化器１３のメイン燃料通路２３内にはエアブリー
ド管２４が開口し、このエアブリード管２４内には補助
空気制御用電磁弁２５が挿入される。電磁弁２５が開弁
すると補助空気がエアブリード管２４を介してメイン燃
料通路２３内に併給され、それによってメイン燃料通路
２３から供給される燃料量が変化するために機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比が変化する。従ってエ
アブリード管２４は空燃比制振用補助空気の供給路を形
成している。空燃比を制御するためには気化器スロット
ル弁後流の吸気通路内に補助空気を供給するようにして
もよく、この場合供給路は気化器スロットル弁後流の吸
気通路内に連結される。

一方、蒸発燃料吸着装置２２は一方では蒸発燃料導管２
６を介して燃料タンク２１に連結され、他方では蒸発燃
料導管２７を介して吸気マニホルド１２内に連結される
。この蒸発燃料導管２７内にはパージ制御用電磁弁２８
が挿入される。蒸発燃料吸着装置２２はその内部に活性
炭２つを内蔵しており、燃料タンク２１内で発生した燃
料蒸気はこの活性炭２つに吸着される。電磁弁２８が開
弁すると活性炭２つを通して大気が蒸発燃料導管２７内
に送り込まれ、このとき活性炭２つに吸着された燃料蒸
気が活性炭２つから脱離して大気と共に蒸発燃料導管２
７内に送り込まれる。次いで燃料蒸気は吸着マニホルド
１２内に供給され、従って蒸発燃料導管２７は蒸発燃料
パージ通路を形成する。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１は、中央演算処理装置
（ＣＰＵ）４２と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４３
と、ランダムアクセスメモリ（Ｒ，ＡＭ）４４と、ＡＤ
変換器（Ａ／Ｄ）４５と、入出力ボート（Ｉｌｏ）４６
とを備え、これらはバス４７により相互に接続される。

水温センサ１６、負圧センサ１７および排気ガスセンサ
１８はＡＤ変換器４５に接続され、これらの出力信号は
ＡＤ変換されてＲＡＭ４４に格納される。回転数センサ
１９、スロットル弁３１に連結されたスロットルセンサ
３２、およびチョーク弁３３に連結されたチョークセン
サ３４は入出力ボート４６に接続され、これらの出力信
号は入出力ボート４６を介してＲＡＭ４４に格納される
。また電子制御ユニット４１は駆動回路４８を有する。

この駆動回路４８は電磁弁２５　、２８のソレノイドに
接続され、入出力ボート４６を介して得られる指令信号
に基いてこれらのソレノイドを励磁して電磁弁２５　、
２８を開閉させる。

排気ガスセンサ１８は、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に
応じて第３図に示すような電圧信号を出力する。すなわ
ち空燃比がリッチ状態のとき高圧信号（リッチ信号）、
リーン状態のとき低電圧信号（リーン信号）、理論空燃
比のとき例えば０．４５■程度の電圧信号を出力する。

ＥＣＵ４１は、水温、エンジン回転数、吸気マニホルド
１２内の負圧、およびスロットル弁３１の開度等の情報
に基いて、エンジンの運転状態が混合気を理論空燃比に
すべく空燃比制御システムをフィードバック側溝する状
態にあるか否か判断する。もし運転状態がフィードバッ
ク制御する状態にあれば、ＥＣＵ４１は、第４図に示す
ように、排気ガスセンサ１８の出力信号に応じて、混合
気が理論空燃比になるように補正値ＶＦを算出する。補
正値Ｖ、は混合気の空燃比がリッチ状態になるほど大き
くなり、所定値以上のリッチ状態になると上限値１ｍａ
ｘ、所定値以下のリーン状態になると下限値ｌｍ１ｎを
とをとる。しかしてＥＣＵ４１は、この補正値ＶＦ−に
基いて気化器１３の電磁弁２５の開度を調節し、エアブ
リード量を変化させて吸気通路内への燃料供給量を制御
する。またＥＣＵ４１は、エンジンの運転状態および補
正値■、の大きさによって、次に述べるように空燃比制
御システムの故障診断を行なう。

第１図は故障診断ルーチンのフローチャートを示す。こ
のルーチンは例えば２００ｍ５ｅｃ毎に割込み処理され
る。

ステップ１０１では、エンジンの運転状態が故障診断を
行なうための条件を満足しているか否かを判断する。す
なわち、チョーク弁３３の開度が所定値以上であり、エ
ンジン回転数が所定範囲内（例えば２０００〜４０００
ｒｐｍ）にあり、かつ吸気負圧が所定範囲内（例えば−
３５０〜−１５０ｍｍ１１ｇ　）にある時、診断条件を
満足していると判断してステップ１０２以下へ進み、診
断条件を満足していないと判断した場合、ステップ１１
２へ進んで電磁弁２８を開放する指令信号を出力し、こ
のルーチンを終了する。

ステップ１０２ではフィードバックの補正値■、すなわ
ちフィードバック量が正常範囲■、〜工２の間にあるか
否かを判断する。この正常範囲１１〜工２は、下限値Ｉ
　１１１ｉｎと上限値Ｉ…ａｘの間の範囲よりも若干狭
く、すなわち正常範囲の最低値１１は下限値ｌｍ１ｎよ
りも大きく、正常範囲の最高値■２は上限値Ｉ　ｍａｘ
よりも小さい。しかして補正ｆＵ　Ｖ　Ｆが正常範囲１
１〜工２の中にない場合、故障診断を行なうべくステッ
プ１０３以下へ進み、正常範囲１１〜Ｉ２の中にある場
合、故障診断を行なう必要がないのでステップ１１２へ
進んで電磁弁２８を開放する指令信号を出力してこのル
ーチンを終了する。

故障診断に際し、まずステップ１０３においてパージ制
御用電磁弁２８が閉じられているか否かを判断し、閉じ
られていなければステップ１０４１＼進み、閉じられて
いればステップ１０９へ進む。故障診断の開始時、電磁
弁２８は開弁しているので、最初はステップ１０４へ進
み、その後このルーチンが実行される時、すでに電磁弁
２８は閉弁しておりステップ１０４〜１０７を実行する
必要はないので、ステップ１０９へ進む。次にステップ
１０４においては補正値ＶＦが最高値Ｉ２以上か否かを
判断する。

このステップ１０４において補正値ｖＦが例えば数秒間
最高値工２を維持しているか判断するようにしてもよい
、さて補正値ｖ１が最高値１２以上の場合、リッチ故障
を起こしているおそれがあり、次にリッチ故障の診断を
するに先立ち、ステップ１０５　；　１０６においてパ
ージ制御用電磁弁２８を閉じるとともに補正値Ｖ、を所
定値■。に定める。この所定値ＩＣは少なくとも上限値
Ｉ　ｍａｘよりも小さいことが必要であるが、補正値■
２の下限値Ｉ　ｍｉｎをとってもよく、また上限値Ｔｍ
ａ、ｘと下限値Ｉ　ｍｉｎの中間の値をとってもよい。

このように補正値■、を強制的に所定値Ｉｃにするのは
一時的（例えば０．５秒間）であり、その後、補正値Ｖ
Ｗは排気ガスセンサ１８の出力信号に応じて定められる
。一方、ステップ１０４において補正値ｖＦが最高値工
２以上ではなかった場合、リーン故障の診断をすべく、
ステップ１０７へ進んでパージ制御用電磁弁２８を閉じ
る。

次に、ステップ１０８においてタイマの時刻りをＯにク
リアし、ステップ１０９において時刻ｔが所定値以上に
なったか否か判断する。すなわち、電磁弁２８を閉弁し
てから所定の診断待時間Ｔだけ経過していなければステ
ップ１１３において時刻ｔに１を加算してこのルーチン
を終了し、逆に診断待時間Ｔを経過していれば、ステッ
プ１１０において補正値ＶＦが正常か否か、すなわち補
正ｉｆ　Ｖ　Ｆが上記正常範囲１１〜■２の間にあるが
否か判断する。しかして補正値Ｖ１が正常範囲内にあれ
ばステップ１１２においてパージ制御用電磁弁２８を開
放し、また正常範囲内になければステップ１１１におい
て異常フラグをセットした後ステップ１１２において電
磁弁２８を開放する９異常フラグがセラ）・されると、
運転席に設けられた図示しない警報ランプが点灯するよ
うになっている。このようにしてこの診断ルーチンを終
了する。

なおこの診断ルーチンは、空燃比制御システムが故障し
ているか否かを一度判断すると、その走行においてはそ
の後再度判断しないようにしてもよい。すなわち、−走
行中、−度だけ故障診断するようにしてもよい。

第５．６．７図はそれぞれステップ１０５を設けない場
合、所定値■。を下限値ｌｍ１ｎに一致させた場合、お
よび所定値■。を上下限値Ｉ　ｍａｘとＩ　ｍｉｎの中
央の値に一致させた場合における補正値Ｖ２および空燃
比Ａ／Ｆの時間的変化を示す。

ただし、図示例はいずれも空燃比制御システムが正常の
場きである。

従来のように故障診断ルーチンのステップ１０５を設け
てない場合、第５図に示すように、補正値ＶＦは電磁弁
２８を閉じたことにより上限値Ｉ　ｍａｘから傾きに、
でいったん下降し、上昇（傾きＫＬ）および下降（傾き
Ｋ　、　）を繰返しながら上下限値Ｉ　ｍａｘ　、　Ｔ
　ｍｉｎの中間の値に近すいていく。この時、空燃比は
電磁弁２８を閉じたことによりリッチ状態から急にリー
ン状層となり（斜線Ｈで示す）、その後フィードバック
制御により理論空燃比（λ＝１）に落着く。このように
電磁弁２８の閉弁により急にリーン状態になるのは、電
磁弁２８を閉じても補正値■、の追従が遅いために空燃
比制御システムがまだ若干リッチ状態であると判断して
空燃比がリーン状層になるように気化器１３の電磁弁２
５を制御するからである。しかしてパージ制御用電磁弁
２８の閉弁後混合式がリッチ状態から急にリーン状層に
なると、エンジンの運転性が悪くなる。しかし、第１図
に示すようにステップ１０６を設けると、次に述べるよ
うに混合気の空燃比がリッチ状態から急にリーン状態に
なることが防止される。

ステップ１０６において、補正値ＶＦを一時的に下限値
Ｉ　ｍｉｎに変化させると、第６図に示すように空燃比
制御システムは、空燃比が急にリーン状態になったと判
断するので空燃比をリッチ状態にする方向に制御する（
符号Ｐ）。しかして実際には、空燃比がリッチ状態のま
まであるので、補正値Ｖ２が傾きＫしで上昇して混き気
の空燃比がリリーン側に近すき（実線Ｑ）−その後、フ
ィードバック制御により混合気は理論空燃比に近すいて
いく。したがって、混合気の空燃比がリッチ状態からリ
ーン状態に急変することがなくなり、エンジンの運転性
が改善される。

第６図の例では、パージ制御用電磁弁２８の閉弁時補正
値ＶＦを強制的に下限値Ｉ　ｍｉｎにすることにより空
燃比がいったんさらにリッチ側に変化している。したが
って、補正値■１がある程度大きくなるまでに時間がか
かり、混合気が理論空燃比に近ずくまでに一定の時間を
要することとなる。

このように空燃比がリッチ状態にある時間が長くなると
、排気ガスを充分に浄化できない時間が長くなることと
なる。

そこで第１図のステップ１０６において、補正値ＶＦを
例えば上限値Ｉ　ｍａｘと下限値ｒ　ｍｉｎの中間の値
Ｉ　ｍｉｄの中間の値Ｉ　ｍｉｄに変化させると、第７
図に示すように空燃比制御システムは、空燃比をさらに
リッチ状態にすることなく直接理論空燃比に近ずける（
実線Ｒ）、したがって第６図の場合と比較し、混合気は
より短時間の間に理論空燃比に近ずくことができる。す
なわち、空燃比がリッチ状態にある時間が短縮され、排
気ガスの浄化効率が向上する。

システムが異常である場合、補正値ＶＦは第１図のステ
ップ１０９　、１１３を実行している間（診断待時間Ｔ
）に再び上限値Ｉ　ｍａｘになる（第６．７図の想像線
Ｓ）。したがって異常を判断するには、異常の場合に補
正値■２が傾きＫＬ（第６．７図参照）で上昇して診斯
待時間Ｔ内に上限［Ｉｍａｘになるように、この診断待
時間Ｔを選定しなければならない。第７図の実施例にお
いては電磁弁２８の閉弁時に補正値Ｖ２を中間値Ｉ　ｍ
ａｃｌに変化させるようにしたので第６図の実施例の場
合と比較し、診断待時間Ｔを短く定めることができ、ひ
いては故障診断を迅速に行ない、あるいは故障診断の機
会を増やすことができる。

しかして、第７図に示すように電磁弁２８の閉弁時に補
正値■１を例えば中間値１　ｍｉｄにすることにより、
排気ガスの浄化作用を向上させ、また故障診断待時間を
短縮させるとともに故障診断の機会を増加させることが
できる。

なお本発明は燃料供給系の構成に限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、故障診断の機会が多くな
るので診断を極力早期に実施することができ、また診断
中に空燃比がリッチ状態から急にリーン状態になること
が回避されるので、エンジンの運転性が一時的に悪化さ
れることが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る故障診断のルーチンの
フローチャート、 第２図は本発明を適用した内燃機関を示す概略図、 第３図は空燃比と排気ガスセンサの出力信号の関係を示
すグラフ、 第４図は空燃比とフィードバックの補正値の関係を示す
グラフ、 第５図は従来方法における空燃比と補正値の時間的変化
を示すグラフ、 第６図は一実施例における空燃比と補正値の時間的変化
を示すグラフ、 第７図は他の実施例における空燃比と補正値の時間的変
化を示すグラフである。 １４・・・排気通路、　　１８・・・排気ガスセンサ、
２２・・・蒸発燃料吸着装置、 ２７・・・蒸発燃料パージ通路、 ２８・・・パージ制御用開開弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸発燃料吸着装置と吸気通路とを連結する蒸発燃料
   パージ通路内にパージ制御用開閉弁が設けられ、かつ排
   気通路内に配設された排気ガスセンサの出力信号に基い
   て混合気と空燃比をフィードバック制御すべく構成され
   た空燃比制御システムにおいて、空燃比のフィードバッ
   ク量が実質的に上限値に達した時、上記パージ制御用開
   閉弁を所定時間閉弁し、この閉弁動作と同時に、フィー
   ドバック量を上限値よりも小さい所定値に一時的に設定
   し、その後フィードバック量が実質的に上限値に達して
   いれば空燃比制御システムが故障していると判断するこ
   とを特徴とする空燃比制御システムの故障診断方法。